JPH05119804A - Ｐｉｄ調節器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ＰＩＤ制御パラメータの設定のために、応答波
形を振動させたり、あるいは、試験的な立上げを必要と
せず、しかも、オーバーシュートやブレーキ現象の生じ
ない自己調節型のＰＩＤ調節器を提供する 【構成】制御対象の特性を同定するために、ステップ操
作量を印加し、その応答波形に基づいて、無駄時間およ
び傾きを逐次算出し、それらが所定の条件に達すると、
ＰＩＤ制御に移行するとともに、そのときまでに得られ
た無駄時間および傾きに基づいて、ＰＩＤ制御パラメー
タを算出して設定するものであり、さらに、ＰＩＤ制御
に移行する際には、仮の目標値から変更設定された目標
値に、目標値が変更されたとする目標値変更信号を目標
値フィルタに与えるように構成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、制御対象の特性に合わ
せてＰＩＤ制御パラメータを自動的に最適値にする自己
調節型のＰＩＤ調節器に関し、さらに詳しくは、変更さ
れた目標値に徐々に近付けた値を目標値として出力する
目標値フィルタを備えるＰＩＤ調節器に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ＰＩＤ調節器においては、制御
対象に所定パターンの操作量を加えて応答波形を振動さ
せ、その応答波形から制御対象の特性を同定してＰＩＤ
制御パラメータを適切に設定するリミットサイクル法に
よるオートチューニング、あるいは、制御対象にステッ
プ状の操作量を加えてその応答波形から制御対象の特性
を同定してＰＩＤ制御パラメータを設定し、その後に通
常の閉ループ制御を行うステップ応答法などによって制
御対象に応じたＰＩＤ制御パラメータが決定されてい
る。

【０００３】しかしながら、前者のオートチューニング
にあっては、応答波形を振動させるために、制御対象に
よっては適用できない場合や同定に時間がかかる場合が
あるといった難点があり、一方、後者のステップ応答法
にあっては、制御対象の特性を同定するために、通常の
閉ループ制御に先立って試験的な立上げを必要とすると
いった難点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本件出願人
は、平成３年９月２０日提出の特許願（特願平３−２４
１４４３号）「ＰＩＤ調節器」において、ＰＩＤ制御パ
ラメータの設定のために、応答波形を振動させることな
く、しかも、試験的な立上げの必要のない自己調節型の
ＰＩＤ調節器を提案している。

【０００５】上記出願のＰＩＤ調節器は、目標値が変更
設定されたときに、例えば、１００％のステップ操作量
を印加し、その応答波形から無駄時間および傾きを逐次
算出し、それらが所定の条件に達すると、ステップ操作
量の印加を停止してＰＩＤ制御に移行するとともに、そ
れまでに得られた無駄時間および最大傾きによって新た
なＰＩＤ制御パラメータを算出して設定するものであ
り、従来のオートチューニングのように応答波形を振動
させることなく、しかも、ステップ応答に引き続いてＰ
ＩＤ制御に移行できるものである。

【０００６】本件出願は、この先に提案したＰＩＤ調節
器の改良に係るものであり、ゲインを大きくして外乱に
強い制御系とするために、実際に設定された目標値に徐
々に近付けた値を目標値として出力する一次遅れフィル
タなどの目標値フィルタを設けた場合に、オーバーシュ
ートやブレーキ現象が生じることなく、ステップ操作量
の印加からＰＩＤ制御に滑らかに移行できるようにする
ことを目的としている。

【０００７】例えば、先に提案したＰＩＤ調節器におい
て、目標値フィルタを設けた場合には、図５に示される
ように１００％のステップ操作量の印加を停止してＰＩ
Ｄ制御に時刻ｔｃで移行したときに、制御量ｙが、目標
値フィルタから出力される目標値ｒ’を下回ってしま
い、ブレーキ現象が生じるといった難点がある。

【０００８】本発明は、上述の点に鑑みて為されたもの
であって、ＰＩＤ制御パラメータの設定のために、応答
波形を振動させたり、あるいは、試験的な立上げを必要
とせず、しかも、オーバーシュートやブレーキ現象の生
じない自己調節型のＰＩＤ調節器を提供することを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明では、上述の目的
を達成するために、次のように構成している。

【００１０】すなわち、本発明は、ステップ応答法によ
って制御対象の特性を同定してＰＩＤ制御に移行する自
己調節型のＰＩＤ調節器であって、目標値変更信号が与
えられる目標値フィルタと、ステップ操作量を出力する
ステップ操作量出力手段と、制御対象から得られる制御
量と前記目標値フィルタからの目標値との偏差に基づい
て、ＰＩＤ操作量を出力するＰＩＤ制御手段と、目標値
が外部より変更設定されたときに、前記ステップ操作量
出力手段からのステップ操作量を制御対象に印加する第
１の制御系に切換えるとともに、逐次得られる無駄時間
および傾きが、所定の条件に達したときには、ステップ
操作量の前記印加を停止して制御対象を前記ＰＩＤ制御
手段で制御する第２の制御系に切換える制御系切換手段
と、前記ステップ操作量に対する前記制御対象のステッ
プ応答による制御量の変化に基づいて、その変化に対応
した前記無駄時間および前記傾きを所定のサンプリング
周期で逐次算出して出力する同定手段と、前記第２の制
御系への切換えにおいて、前記同定手段で算出された前
記無駄時間および前記傾きに対応したＰＩＤ制御パラメ
ータを算出して前記ＰＩＤ制御手段に設定する制御パラ
メータ設定手段と、同じく第２の制御系への切換えにお
いて、制御量および前記算出されたＰＩＤ制御パラメー
タに基づいて、仮の目標値を算出し、該仮の目標値から
前記変更設定された目標値に、目標値が変更されたとす
る目標値変更信号を生成して前記目標値フィルタに出力
する目標値変更信号生成手段と、を備えている。

【００１１】

【作用】上記構成によれば、制御対象の特性を同定する
ために、ステップ操作量を印加し、その応答波形に基づ
いて、無駄時間および傾きを逐次算出し、それらが所定
の条件に達すると、ＰＩＤ制御に移行するとともに、そ
のときの無駄時間および傾きに基づいて、ＰＩＤ制御パ
ラメータを算出して設定するので、従来のオートチュー
ニングのように応答波形を振動させることなく、しか
も、ステップ応答に引き続いてＰＩＤ制御に移行できる
ことになる。

【００１２】さらに、ＰＩＤ制御に移行する際には、そ
のときの制御量およびＰＩＤ制御パラメータに基づいて
仮の目標値を算出し、この仮の目標値から変更設定され
た目標値に、目標値の変更があったとする目標値変更信
号を目標値フィルタに与えるので、オーバーシュートや
ブレーキ現象を生じることなく、ＰＩＤ制御に移行でき
ることになる。

【００１３】

【実施例】以下、図面によって本発明の実施例につい
て、詳細に説明する。

【００１４】図１は、本発明の一実施例の機能ブロック
図である。

【００１５】この実施例のＰＩＤ調節器１は、制御対象
２に合わせてＰＩＤ制御パラメータを自動的に最適値に
する自己調節型の調節器であり、ゲインを大きくして外
乱に強い制御系とするために、変更設定された目標値に
徐々に近付けた値を目標値として出力する目標値フィル
タ８を備えている。

【００１６】このＰＩＤ調節器１では、ＰＩＤ制御パラ
メータの設定のために、応答波形を振動させることもな
く、しかも、通常の閉ループ制御とは別の試験的な立上
げを不要とし、さらに、オーバーシュートやブレーキ現
象を生じないようにするために、次のように構成してい
る。

【００１７】すなわち、この実施例のＰＩＤ調節器１
は、ユーザによる外部からの目標値の変更設定時におい
て、ステップ応答法によって制御対象２の立ち上がり特
性を同定し、その立ち上がり時に逐次得られる無駄時間
および傾きが所定の条件に達した時に、ＰＩＤ制御に移
行するとともに、それまでに得られた無駄時間および傾
きに基づいてＰＩＤ制御パラメータを算出し、同定が十
分に行われたときには、算出されたＰＩＤ制御パラメー
タを直ちに設定し、同定が十分でないときには、さらに
状態を監視し、新たに算出されたＰＩＤ制御パラメータ
の比例ゲインと、予め設定されているＰＩＤ制御パラメ
ータの比例ゲインとの比較し、算出されたＰＩＤ制御パ
ラメータが小さい、すなわち、安全（安定）側であると
きには、算出されたＰＩＤ制御パラメータに変更するも
のである。

【００１８】さらに、無駄時間および傾きが所定の条件
に達してＰＩＤ制御に移行する際に、そのときの制御量
およびＰＩＤ制御パラメータに基づいて、目標値を後述
のように逆算して仮の目標値とし、この仮の目標値から
変更設定された目標値に、目標値の変更があったとする
目標値変更信号を目標値フィルタ８に与えるようにして
おり、これによって、ＰＩＤ制御へ滑らかに移行できる
ようにしている。

【００１９】このため、ＰＩＤ調節器１は、目標値フィ
ルタ８と、操作量１００％のステップ操作量を出力する
ステップ操作量出力手段３と、目標値フィルタ８からの
目標値と制御量との偏差に基づいてＰＩＤ制御を行うＰ
ＩＤ制御手段４と、目標値が外部から変更設定されたと
きに、ステップ操作量を制御対象２に印加する第１の制
御系に切換えるとともに、同定手段５から得られる無駄
時間Ｌｎおよび傾きＲｎが所定の条件に達したときに、
ステップ操作量の印加を停止してＰＩＤ制御手段４で制
御する第２の制御系に切換える制御系切換手段６と、ス
テップ応答による制御量の変化に基づいて、前記無駄時
間Ｌｎおよび前記傾きＲｎを、所定のサンプリング周期
で逐次算出して制御系切換手段６および設定手段７に出
力する同定手段５と、第２の制御系への切換えにおい
て、同定手段５で算出された前記無駄時間Ｌｎおよび前
記傾きＲｎに対応したＰＩＤ制御パラメータを算出し、
同定が十分に行われたときには、ＰＩＤ制御手段４のＰ
ＩＤ制御パラメータを、算出されたＰＩＤ制御パラメー
タに変更する制御パラメータ設定手段７と、同じく第２
の制御系への切換えにおいて、後述のようにして仮の目
標値を算出し、該仮の目標値から前記変更設定された目
標値に、目標値が変更されたとする目標値変更信号を目
標値フィルタ８に出力する目標値変更信号生成手段９と
を備えている。この実施例の目標値フィルタ８は、一次
遅れフィルタであり、目標値変更信号生成手段８からの
目標値変更信号に応答して、変更された目標値に徐々に
近付けた値を目標値として出力する。

【００２０】制御系切換手段６は、ユーザによって外部
から目標値が変更設定され、しかも、現在の制御量が比
例帯外にあるときに、制御対象２に印加する操作量を、
ステップ操作量出力手段３からの最大ステップ操作量に
切換えてＰＩＤ制御パラメータを設定するためのセルフ
チューニングに移行する。このステップ操作量の印加
は、同定手段５から逐次得られる無駄時間Ｌｎおよび傾
きＲｎが、所定の条件に達したとき、この実施例では、
次の（１）式を満足しなくなったときに、ステップ操作
量の印加を停止してＰＩＤ制御手段４によるＰＩＤ制御
に移行する。

【００２１】 現在の制御量（ｙ）＋傾き（Ｒｎ’）×無駄時間（Ｌｎ’） ＜変更設定された目標値 （１） ここで、Ｒｎ’は、それまでに算出された傾きＲｎの内
で最大の傾き Ｌｎ’は、その傾きＲｎ’に対応する無駄時間を示して
いる。

【００２２】すなわち、この実施例では、外部から変更
設定された目標値を越えてしまわない範囲でステップ操
作量の印加を続行し、上記（１）式を満足しなくなった
ときに、第２の制御系へ切換える、すなわち、ＰＩＤ制
御に移行するものである。

【００２３】同定手段５は、ステップ操作量に対する制
御対象のステップ応答による制御量の変化に基づいて、
その変化に対応した無駄時間Ｌｎおよび傾きＲｎを、図
２に示されるようにして逐次算出して制御系切換手段６
および制御パラメータ設定手段７に出力するものであ
る。

【００２４】図２（Ａ）は初期状態が平衡のときの最大
傾きＲおよび無駄時間Ｌを示し、図２（Ｂ）は初期状態
が非平衡のときの最大傾きＲおよび無駄時間Ｌｎを示し
ている。この実施例では、傾きＲｎは、０.５ｓｅｃの
サンプリング周期で、８サンプリンングの平均値として
算出され、傾きＲｎの検出点は、前記８サンプリングの
中心点としており、無駄時間Ｌｎは、ステップ操作量を
印加した時点から前記傾きＲｎと図２のように交差する
時点までの時間として算出される。

【００２５】なお、最大傾きＲとは、ステップ操作量の
印加を続けたとしても、それ以上大きな傾きＲｎが得ら
れない最大の傾きをいい、同定が十分なされたときに
は、この最大傾きＲが得られることになる。

【００２６】このようにして同定手段５は、０.５ｓｅ
ｃ毎に、傾きＲｎおよび無駄時間Ｌｎを逐次算出する。

【００２７】この実施例の制御パラメータ設定手段７
は、上述の所定の条件に達してステップ操作量の印加が
終了した時点までに、同定手段５から最大傾きＲが正確
に得られたか否かを判定し、最大傾きＲが得られたとき
には、同定が十分に行われたとしてその最大傾きＲおよ
び対応する無駄時間Ｌに基づいて、ＰＩＤ制御パラメー
タを算出してＰＩＤ制御手段４に設定し、設定されたＰ
ＩＤ制御パラメータでＰＩＤ制御を行う。

【００２８】また、所定の条件に達してステップ操作量
の印加が終了した時点までに、同定手段５から最大傾き
Ｒが得られなかったときには、同定が十分にできなかっ
たとして、後述のように、それまでで最も大きな傾きＲ
ｎおよび無駄時間Ｌｎに基づいて、ＰＩＤ制御パラメー
タを算出し、その比例ゲインＫｐが、ＰＩＤ制御手段４
に予め設定されているＰＩＤ制御パラメータの比例ゲイ
ンよりも大きくないとき、すなわち、安全側であるとき
に、ＰＩＤ制御手段４のＰＩＤ制御パラメータを、算出
されたＰＩＤ制御パラメータに変更し、安全側でないと
きには、さらに無駄時間Ｌｎの期間に亘って制御量を監
視して傾きＲｎおよび無駄時間Ｌｎの算出を継続し、そ
れまでで最も大きな傾きＲｎおよび無駄時間Ｌｎに基づ
いて、ＰＩＤ制御パラメータを算出し、その比例ゲイン
Ｋｐが、ＰＩＤ制御手段４に予め設定されているＰＩＤ
制御パラメータの比例ゲインよりも大きくないとき、す
なわち、安全側であるときに、ＰＩＤ制御手段４のＰＩ
Ｄ制御パラメータを、算出されたＰＩＤ制御パラメータ
に変更するものである。

【００２９】この実施例では、目標値フィルタ８に対し
て目標値変更信号を与える目標値変更信号生成手段９
は、ステップ操作量の印加からＰＩＤ制御へ移行する際
に、制御パラメータ設定手段７で算出されたＰＩＤ制御
パラメータが前記ＰＩＤ制御手段４に設定されるときに
は、制御量および算出されたＰＩＤ制御パラメータに基
づいて、仮の目標値を算出し、一方、制御パラメータ設
定手段７で算出されたＰＩＤ制御パラメータが前記ＰＩ
Ｄ制御手段４に設定されないときには、制御量およびＰ
ＩＤ制御手段４に予め設定されているＰＩＤ制御パラメ
ータに基づいて、仮の目標値を算出し、この仮の目標値
から前記変更設定された目標値へ、目標値が変更された
とする目標値変更信号を生成して目標値フィルタ８に出
力するものである。

【００３０】この仮の目標値は、次のようにして算出さ
れる。すなわち、図３に示されるように、時刻ｔｃにお
いて、ステップ操作量の印加を停止としてＰＩＤ制御に
移行するとすると、このｔｃの直前においては、積分量
は、飽和時不積分で０であるために、そのときの操作量
ｕ（ｔｃ）は、次式で示される。

【００３１】 ｕ（ｔｃ）＝Ｋｐ・ｅ（ｔｃ） ＋Ｋｐ・Ｔｄ・｛−（ｄｙ／ｄｔ）_t=tc｝ ここで、ｕ（ｔｃ）＝１００％であるから １００＝Ｋｐ・ｅ（ｔｃ） ＋Ｋｐ・Ｔｄ・｛−（ｄｙ／ｄｔ）_t=tc｝ となり、偏差ｅ（ｔｃ）は、次のようになる。

【００３２】 ｅ（ｔｃ）＝１００／Ｋｐ＋Ｔｄ・（ｄｙ／ｄｔ）_t=tc ＝Ｐ_B＋Ｔｄ・（ｄｙ／ｄｔ）_t=tc そこで、仮の目標値ｒ₀を、次式に従って算出する。

【００３３】仮の目標値ｒ₀＝ｙ（ｔｃ）＋ｅ（ｔｃ） なお、上述のＫｐ、Ｔｄは、制御パラメータ設定手段７
で算出されたＰＩＤ制御パラメータがＰＩＤ制御手段４
に設定される場合には、前記制御パラメータ設定手段で
算出された比例ゲインおよび微分時間であり、制御パラ
メータ設定手段７で算出されたＰＩＤ制御パラメータ
が、ＰＩＤ制御手段４に設定されない場合には、ＰＩＤ
制御手段４に予め設定されている比例ゲインおよび微分
時間である。

【００３４】この仮の目標値ｒ₀は、ＰＩＤ制御へ移行
するときの制御量ｙ（ｔｃ）に基づいて、そのときにあ
るべき目標値を逆算したものである。

【００３５】目標値変更信号生成手段９では、この仮の
目標値ｒ₀から変更設定された目標値ｒへ目標値の変更
があったとする目標値変更信号を目標値フィルタ８に出
力するものである。

【００３６】これによって、ＰＩＤ制御に移行する際に
は、目標値フィルタ８から図３の破線に示される目標値
ｒ’が出力されることになり、制御量ｙが目標値フィル
タ８から与えられる目標値ｒ’を下回ってブレーキ現象
が生じるといったことがない。

【００３７】以上のステップ操作量出力手段３、ＰＩＤ
制御手段４、制御系切換手段６、同定手段５、制御パラ
メータ設定手段７および目標値変更信号生成手段９は、
マイクロコンピュータによって構成されている。

【００３８】次に、上述の動作を図４のフローチャート
に従って詳細に説明する。

【００３９】先ず、目標値がユーザにより変更設定され
た否かを判断し（ステップｎ１）、変更設定されたとき
には、現在の制御量が、比例帯外にあるか否かを判断し
（ステップｎ２）、比例帯外にあるときには、セルフチ
ューニングに移行して１００％のステップ操作量を印加
し（ステップｎ３）、制御対象のステップ応答による制
御量の変化に基づいて、その変化に対応した無駄時間Ｌ
ｎおよび傾きＲｎを逐次算出して同定を行う（ステップ
ｎ４）。

【００４０】この同定によって得られる無駄時間Ｌｎお
よび傾きＲｎが、上述の（１）式を満たしているか否か
を判定し（ステップｎ５）、満たしているときには、ス
テップ操作量の印加（ステップｎ３）および同定（ステ
ップｎ４）を続行し、満たしていないときには、ステッ
プ操作量の印加を停止してＰＩＤ制御に移行し（ステッ
プｎ６）、その時点までの同定によって最大傾きＲが得
られたか否かを判断する（ステップｎ７）。

【００４１】最大傾きＲが得られたときには、同定が十
分になされたとして、その最大傾きＲおよび対応する無
駄時間Ｌに基づいて、ＰＩＤ制御パラメータを算出し
（ステップｎ８）、ＰＩＤ制御手段４のＰＩＤ制御パラ
メータを、その算出されたＰＩＤ制御パラメータに変更
し（ステップｎ９）、その算出された制御パラメータと
制御量とから仮の目標値を算出し、この仮の目標値から
変更設定された目標値へ目標値の変更があったとする目
標値変更信号を生成して目標値フィルタ８に出力して
（ステップｎ１０）終了する。

【００４２】また、ステップｎ７において、最大傾きＲ
が得られなかったときには、同定が十分にできなかった
として、それまでに得られた最大の傾きＲｎおよび無駄
時間Ｌｎに基づいて、ＰＩＤ制御パラメータを算出し
（ステップｎ１１）、その比例ゲインＫｐが、ＰＩＤ制
御手段４に予め設定されているＰＩＤ制御パラメータの
比例ゲインよりも大きい、すなわち、危険側であるか否
かを判断する（ステップｎ１２）。

【００４３】ステップｎ１２において、比例ゲインが大
きくない、すなわち、安全側であると判断したときに
は、ＰＩＤ制御手段４のＰＩＤ制御パラメータを、算出
されたＰＩＤ制御パラメータに変更し（ステップｎ１
４）、その算出された制御パラメータと制御量とから仮
の目標値を算出し、この仮の目標値から変更設定された
目標値へ目標値の変更があったとする目標値変更信号を
生成して目標値フィルタ８に出力して（ステップｎ１
５）ステップｎ１６に移り、また、比例ゲインが大きい
ときには、ＰＩＤ制御パラメータを変更することなく、
ＰＩＤ制御手段４に予め設定されているＰＩＤ制御パラ
メータと制御量とから仮の目標値を算出し、この仮の目
標値から変更設定された目標値へ目標値の変更があった
とする目標値変更信号を生成して目標値フィルタ８に出
力して（ステップｎ１３）ステップｎ１６に移る。

【００４４】ステップｎ１６では、ステップ操作量の印
加終了の後、さらに、無駄時間Ｌｎが経過するまで、傾
きＲｎおよび無駄時間Ｌｎを算出し、それまでの最大の
傾きＲｎおよび無駄時間Ｌｎに基づいて、ＰＩＤ制御パ
ラメータを算出し（ステップｎ１７）、その比例ゲイン
Ｋｐが、ＰＩＤ制御手段４に設定されているＰＩＤ制御
パラメータの比例ゲインよりも大きいか否かを判断し
（ステップｎ１８）、比例ゲインが大きくないと判断し
たときには、算出されたＰＩＤ制御パラメータをＰＩＤ
制御手段４に設定し（ステップｎ１９）、その算出され
た制御パラメータと制御量とから仮の目標値を算出し、
この仮の目標値から変更設定された目標値へ目標値の変
更があったとする目標値変更信号を生成して目標値フィ
ルタ８に出力して（ステップｎ２０）終了し、比例ゲイ
ンが大きいときには、既に設定されているＰＩＤ制御パ
ラメータがより適しているとしてＰＩＤ制御パラメータ
を変更することなく、終了する。

【００４５】このように目標値変更時の立ち上がり特性
から同定を行ってＰＩＤ制御に移行するので、従来のよ
うに応答波形を振動させることもなく、しかも、通常の
閉ループ制御とは別の試験的な立上げも不要となる。

【００４６】さらに、ステップ操作量の印加からＰＩＤ
制御に移行する際には、そのときの制御量およびＰＩＤ
制御パラメータに基づいて逆算した仮の目標値から変更
設定された目標値に、目標値が変更されたとする目標変
更信号信号を目標値フィルタに与えるので、ＰＩＤ制御
へ移行する際に、ブレーキ現象やオーバーシュートが生
じることがない。

【００４７】さらに、この実施例では、最大傾きＲが得
られなかったとき、すなわち、同定が不十分であったと
きには、ＰＩＤ制御に移行した後、比例ゲインを比較す
ることによってＰＩＤ制御パラメータを変更するか否か
を判定するので、ＰＩＤ制御パラメータが危険側に変更
されることがなく、したがって、制御系が不安定になり
にくい。

【００４８】上述の実施例では、立ち上がり特性から同
定を行ったけれども、本発明では、立ち下がり特性から
同定を行うことも同様にできるのは勿論である。

【００４９】また、上述の実施例では、比例ゲインを比
較してＰＩＤ制御パラメータを変更するか否かを判定し
たけれども、本発明の他の実施例として、比例ゲインを
比較することなく、直ちに算出されたＰＩＤ制御パラメ
ータを変更するようにしてもよく、この場合には、その
ときの制御量および算出されたＰＩＤ制御パラメータに
基づいて、仮の目標値を算出することになる。

【００５０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、制御対象
の特性を同定するために、ステップ操作量を印加し、そ
の応答波形に基づいて、無駄時間および傾きを逐次算出
し、それらが所定の条件に達すると、ＰＩＤ制御に移行
するとともに、そのときの無駄時間および傾きに基づい
て、ＰＩＤ制御パラメータを算出して設定するので、従
来のオートチューニングのように応答波形を振動させる
ことなく、しかも、ステップ応答に引き続いてＰＩＤ制
御に移行できることになる。

【００５１】さらに、ステップ操作量の印加からＰＩＤ
制御に移行する際には、仮の目標値から変更設定された
目標値に、目標値が変更されたとする目標値変更信号を
目標値フィルタに与えるので、ＰＩＤ制御へ移行する際
に、ブレーキ現象やオーバーシュートが生じることがな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の機能ブロック図である。

【図２】傾きＲｎおよび無駄時間Ｌｎの算出を説明する
ための波形図である。

【図３】動作説明に供する波形図である。

【図４】動作説明に供するフローチャートである。

【図５】問題点を説明するための波形図である。

【符号の説明】

２ 制御対象 ３ ステップ操作量出力手段 ４ ＰＩＤ制御手段 ５ 同定手段 ６ 制御系切換手段 ７ 制御パラメータ設定手段 ８ 目標値フィルタ ９ 目標変更信号生成手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長見 好洋 京都市右京区花園土堂町10番地 オムロン 株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ステップ応答法によって制御対象の特性を
   同定してＰＩＤ制御に移行する自己調節型のＰＩＤ調節
   器であって、 目標値変更信号が与えられる目標値フィルタと、 ステップ操作量を出力するステップ操作量出力手段と、 制御対象から得られる制御量と前記目標値フィルタから
   の目標値との偏差に基づいて、ＰＩＤ操作量を出力する
   ＰＩＤ制御手段と、 目標値が外部より変更設定されたときに、前記ステップ
   操作量出力手段からのステップ操作量を制御対象に印加
   する第１の制御系に切換えるとともに、逐次得られる無
   駄時間および傾きが、所定の条件に達したときには、ス
   テップ操作量の前記印加を停止して制御対象を前記ＰＩ
   Ｄ制御手段で制御する第２の制御系に切換える制御系切
   換手段と、 前記ステップ操作量に対する前記制御対象のステップ応
   答による制御量の変化に基づいて、その変化に対応した
   前記無駄時間および前記傾きを所定のサンプリング周期
   で逐次算出して出力する同定手段と、 前記第２の制御系への切換えにおいて、前記同定手段で
   算出された前記無駄時間および前記傾きに対応したＰＩ
   Ｄ制御パラメータを算出して前記ＰＩＤ制御手段に設定
   する制御パラメータ設定手段と、 同じく第２の制御系への切換えにおいて、制御量および
   前記算出されたＰＩＤ制御パラメータに基づいて、仮の
   目標値を算出し、該仮の目標値から前記変更設定された
   目標値に、目標値が変更されたとする目標値変更信号を
   生成して前記目標値フィルタに出力する目標値変更信号
   生成手段と、 を備えることを特徴とするＰＩＤ調節器。
2. 【請求項２】前記制御パラメータ設定手段は、算出され
   たＰＩＤ制御パラメータの比例ゲインが、前記ＰＩＤ制
   御手段に予め設定されているＰＩＤ制御パラメータの比
   例ゲインよりも小さいときに前記算出されたＰＩＤ制御
   パラメータをＰＩＤ制御手段に設定するものであり、 前記目標値変更信号生成手段は、前記算出されたＰＩＤ
   制御パラメータが前記ＰＩＤ制御手段に設定されるとき
   には、制御量および前記算出されたＰＩＤ制御パラメー
   タに基づいて、仮の目標値を算出し、一方、前記算出さ
   れたＰＩＤ制御パラメータが前記ＰＩＤ制御手段に設定
   されないときには、制御量および前記ＰＩＤ制御手段に
   予め設定されているＰＩＤ制御パラメータに基づいて、
   仮の目標値を算出するものである前記請求項第１項に記
   載のＰＩＤ調節器。